JPH02105590A - セラミクス圧電アクチュエータ - Google Patents
セラミクス圧電アクチュエータInfo
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- JPH02105590A JPH02105590A JP63258420A JP25842088A JPH02105590A JP H02105590 A JPH02105590 A JP H02105590A JP 63258420 A JP63258420 A JP 63258420A JP 25842088 A JP25842088 A JP 25842088A JP H02105590 A JPH02105590 A JP H02105590A
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- Japan
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- glass
- piezoelectric actuator
- electrode
- ceramic piezoelectric
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- Pending
Links
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- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 28
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、積ｌｉＩ＃ｌ造を有するセラミクス圧電アク
チュエータに関し、特にその内部電極の絶縁方法に関す
る。
チュエータに関し、特にその内部電極の絶縁方法に関す
る。
従来のセラミクス圧電アクチュエータでは、外部に露出
している内部電極の絶縁にはガラス材料が用いられてい
た。
している内部電極の絶縁にはガラス材料が用いられてい
た。
上述した従来のセラミクス圧電アクチ１エータは、内部
電極のうち外部電極に接続せず側面に露出している内部
電極を絶縁するために、内部電極の露出部分をガラスで
被覆する構造となっているので、セラミクス圧電アクチ
ュエータに電圧を印加し変位を生じさせる際に、ガラス
が変位方向に平行に引張応力を受け、その強度の低さか
らクラックを生じることで破壊し絶縁の機構を果たさな
くなり外部電極と内部電極間で短絡を生じるという欠点
がある。
電極のうち外部電極に接続せず側面に露出している内部
電極を絶縁するために、内部電極の露出部分をガラスで
被覆する構造となっているので、セラミクス圧電アクチ
ュエータに電圧を印加し変位を生じさせる際に、ガラス
が変位方向に平行に引張応力を受け、その強度の低さか
らクラックを生じることで破壊し絶縁の機構を果たさな
くなり外部電極と内部電極間で短絡を生じるという欠点
がある。
本発明のセラミクス圧電アクチュエータは、シート状の
せラミクス部材と内部電極導体とが交互に積層され、前
記内部電極導体を一層おぎに共通に接続する外部電極を
具備した積層型セラミクス圧電アクチュエータにおいて
、前記外部電極を持つ側面において前記外部電極と接続
されていない前記内部電極の露出部分および前記外部電
極を持たない側面において露出している内部電極の露出
部分とをガラスとセラミクスの混合物によって絶縁した
構造を持つ。
せラミクス部材と内部電極導体とが交互に積層され、前
記内部電極導体を一層おぎに共通に接続する外部電極を
具備した積層型セラミクス圧電アクチュエータにおいて
、前記外部電極を持つ側面において前記外部電極と接続
されていない前記内部電極の露出部分および前記外部電
極を持たない側面において露出している内部電極の露出
部分とをガラスとセラミクスの混合物によって絶縁した
構造を持つ。
（作用〕
第３図は、絶縁部に従来用いられていたガラスと本発明
によるガラスとアルミナの混合物、ガラスとジルコニア
の混合物を用いた場合の絶縁部破壊による不良発生率の
時間変化を表わしたものである。ガラスは酸化亜鉛を主
成分とする組成からなるものである。測定に用いたセラ
ミクス圧電アクチュエータの寸法は２ａｗＸ３ａｗＸ１
０ａｗである。
によるガラスとアルミナの混合物、ガラスとジルコニア
の混合物を用いた場合の絶縁部破壊による不良発生率の
時間変化を表わしたものである。ガラスは酸化亜鉛を主
成分とする組成からなるものである。測定に用いたセラ
ミクス圧電アクチュエータの寸法は２ａｗＸ３ａｗＸ１
０ａｗである。
測定条件は印加電圧直流１５０Ｖ、雰囲気相対湿度９５
％、湿度４０℃である。
％、湿度４０℃である。
第３図から明らかなように、強度、破壊靭性値としてガ
ラス単体より優れるガラスとセラミクスの混合物を絶縁
物に用いることで、ガラスの破壊による短絡を大きく低
下させることができる。
ラス単体より優れるガラスとセラミクスの混合物を絶縁
物に用いることで、ガラスの破壊による短絡を大きく低
下させることができる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明のセラミクス圧電アクチュエータの第１
の実施例の斜視図である。
の実施例の斜視図である。
このセラミクス圧電アクチ１エータは、外部電極４を持
つ側面において外部電極４と接続されていない内部電極
２の露出部分および外部電極４を持たない側面において
露出している内部電極２の露出部分とをガラスとアルミ
ナの混合物からなる絶縁物３によって絶縁した構造を持
っている。
つ側面において外部電極４と接続されていない内部電極
２の露出部分および外部電極４を持たない側面において
露出している内部電極２の露出部分とをガラスとアルミ
ナの混合物からなる絶縁物３によって絶縁した構造を持
っている。
次に、本実施例のセラミクス圧電アクチュエータの製造
方法を説明する。
方法を説明する。
例えばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミ
クス材料の粉末に微徹の有機バインダを添加し、これを
有機溶媒中に分散させて泥漿を作りテープキャスト法に
より膜厚的１３０ｍの圧電シート１を形成する。この圧
電シート１に内部電極２を被着形成する。圧電シート１
上に銀・パラジウム粉末からなる混合ペーストを約１０
趨の厚さになるようスクリーン印刷で被着する。次に、
この内部電極２が同一方向になるように圧電シート１を
６０枚積層し、１００℃、２５０／（ｇ／ｃｄの条件で
熱加圧して一体化し、約１１５０℃の温度で２時間焼結
する。この焼結体にホウケイ酸ガラスとアルミナの混合
組成からなる絶縁物３を、外部電極４と一層おぎに接続
している内部電極２を除く露出している内部電極部分に
形成する。さらに、銀粉末を主成分とする導電ペースト
を被着し外部電極４を形成する。これにより、第１図に
示すセラミクス圧電アクチュエータが得られる。
クス材料の粉末に微徹の有機バインダを添加し、これを
有機溶媒中に分散させて泥漿を作りテープキャスト法に
より膜厚的１３０ｍの圧電シート１を形成する。この圧
電シート１に内部電極２を被着形成する。圧電シート１
上に銀・パラジウム粉末からなる混合ペーストを約１０
趨の厚さになるようスクリーン印刷で被着する。次に、
この内部電極２が同一方向になるように圧電シート１を
６０枚積層し、１００℃、２５０／（ｇ／ｃｄの条件で
熱加圧して一体化し、約１１５０℃の温度で２時間焼結
する。この焼結体にホウケイ酸ガラスとアルミナの混合
組成からなる絶縁物３を、外部電極４と一層おぎに接続
している内部電極２を除く露出している内部電極部分に
形成する。さらに、銀粉末を主成分とする導電ペースト
を被着し外部電極４を形成する。これにより、第１図に
示すセラミクス圧電アクチュエータが得られる。
このようにして得られたセラミクス圧電アクチュエータ
では電圧を印加し変位を生じさせた際に絶縁物部分に発
生する引張応力によってガラスとアルミナの混合物から
なる焼結体が破壊されず、外部電極４と内部電極２ｆｉ
ｆｆｉでの短絡を生じない。
では電圧を印加し変位を生じさせた際に絶縁物部分に発
生する引張応力によってガラスとアルミナの混合物から
なる焼結体が破壊されず、外部電極４と内部電極２ｆｉ
ｆｆｉでの短絡を生じない。
従来のセラミクス圧電アクチュエータでは絶縁物として
ガラスを用いていたためにセラミクス圧電アクチュエー
タに電圧を印加し変位を生じさせた際にガラス部分に発
生する応力に抗しきれず破壊が起こる。これは、従来の
ガラスでは抗折強度が１４６０Ｋｆｆ／ＣＩ！、本発明
のガラスとアルミナの混合焼結体では約３０００に９／
ｃＩｉと値以上の違いがあることによる。また、本発明
によるガラスとアルミナの混合物からなる絶縁物は、湿
度雰囲気中における水蒸気、水との反応が従来のガラス
のみに比べてかなり低く抑えられ、湿気を含む雰囲気で
の使用において安定性が大幅に向上する。
ガラスを用いていたためにセラミクス圧電アクチュエー
タに電圧を印加し変位を生じさせた際にガラス部分に発
生する応力に抗しきれず破壊が起こる。これは、従来の
ガラスでは抗折強度が１４６０Ｋｆｆ／ＣＩ！、本発明
のガラスとアルミナの混合焼結体では約３０００に９／
ｃＩｉと値以上の違いがあることによる。また、本発明
によるガラスとアルミナの混合物からなる絶縁物は、湿
度雰囲気中における水蒸気、水との反応が従来のガラス
のみに比べてかなり低く抑えられ、湿気を含む雰囲気で
の使用において安定性が大幅に向上する。
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
第２の実施例では、第１図の実施例でのガラスとアルミ
ナの混合物に代わりガラスとジルコニアの混合物からな
る絶縁物を用いることを特徴とする。
ナの混合物に代わりガラスとジルコニアの混合物からな
る絶縁物を用いることを特徴とする。
この実施例ではイツトリアを２−０１％含む正方品ジル
コニアがアルミナの破壊靭性値４ ＨＰａ ・ｍ′ｈに
比べ２．５倍の破Ｉｍ！靭性値１０ＨＰａ −ｍ’ヲ持
つためセラミクス圧電アクチュエータに電圧を印加し変
位させた際に絶縁物に発生する引張応力によるき裂の発
生、進展を阻止できる利点がある。
コニアがアルミナの破壊靭性値４ ＨＰａ ・ｍ′ｈに
比べ２．５倍の破Ｉｍ！靭性値１０ＨＰａ −ｍ’ヲ持
つためセラミクス圧電アクチュエータに電圧を印加し変
位させた際に絶縁物に発生する引張応力によるき裂の発
生、進展を阻止できる利点がある。
正方晶ジルコニアでは応力誘起変態と呼ばれるマルテン
サイト変態の一種により、正方晶ジルコニアが単斜晶に
転移し強靭化機構を発現する。また、ジルコニアはチタ
ン酸ジルコン酸鉛系の鉛べＯプスカイト構造を持つセラ
ミクスの焼結時における鉛成分の蒸発を抑制するという
性質があるためセラミクス圧電アクチュエータの表面層
の化学組成の変質を最小限に抑えられるという利点があ
る。
サイト変態の一種により、正方晶ジルコニアが単斜晶に
転移し強靭化機構を発現する。また、ジルコニアはチタ
ン酸ジルコン酸鉛系の鉛べＯプスカイト構造を持つセラ
ミクスの焼結時における鉛成分の蒸発を抑制するという
性質があるためセラミクス圧電アクチュエータの表面層
の化学組成の変質を最小限に抑えられるという利点があ
る。
以上説明したように本発明は、セラミクス圧電アクチュ
エータにおいて外部電極と接続されずに側面に露出して
いる内部電極を絶縁するために内部電極の露出部分をガ
ラスとセラミクスの混合物により被覆することにより、
セラミクス圧電アクチュエータに電圧を印加し変位を生
じさせる際に絶縁物部分に発生する引張応力に耐え、き
裂の発生を防ぐことができ、内部電極と外部電極との短
絡を防ぐ効果がある。
エータにおいて外部電極と接続されずに側面に露出して
いる内部電極を絶縁するために内部電極の露出部分をガ
ラスとセラミクスの混合物により被覆することにより、
セラミクス圧電アクチュエータに電圧を印加し変位を生
じさせる際に絶縁物部分に発生する引張応力に耐え、き
裂の発生を防ぐことができ、内部電極と外部電極との短
絡を防ぐ効果がある。
第１図は本発明の圧電アクチュエータの第１の実施例を
示す斜視図、第２図は第１図の実施例の縦断面図、第３
図は従来技術と本発明による絶縁部破壊による不良発生
率の時間変化の違いを表した図である。 １・・・圧電シート、 ２・・・内部電極、３・
・・絶縁物、 ４・・・外部電極。
示す斜視図、第２図は第１図の実施例の縦断面図、第３
図は従来技術と本発明による絶縁部破壊による不良発生
率の時間変化の違いを表した図である。 １・・・圧電シート、 ２・・・内部電極、３・
・・絶縁物、 ４・・・外部電極。
Claims (1)
- １．シート状のセラミクス部材と内部電極導体とが交互
に積層され、前記内部電極導体を一層おきに共通に接続
する外部電極を具備した積層型セラミクス圧電アクチュ
エータにおいて、 前記外部電極を持つ側面において前記外部電極と接続さ
れていない前記内部電極の露出部分および前記外部電極
を持たない側面において露出している内部電極の露出部
分とをガラスとセラミクスの混合物によウて絶縁した構
造を持つことを特徴とするセラミクス圧電アクチュエー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258420A JPH02105590A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | セラミクス圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63258420A JPH02105590A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | セラミクス圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105590A true JPH02105590A (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=17319974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63258420A Pending JPH02105590A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | セラミクス圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02105590A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389851A (en) * | 1990-07-30 | 1995-02-14 | Fujitsu Limited | Laminated piezoelectric element |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132835A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-15 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 画像形成装置 |
| JPS6353296A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Toyota Motor Corp | 電気泳動法による絶縁粉末層の形成方法 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63258420A patent/JPH02105590A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132835A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-15 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 画像形成装置 |
| JPS6353296A (ja) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Toyota Motor Corp | 電気泳動法による絶縁粉末層の形成方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389851A (en) * | 1990-07-30 | 1995-02-14 | Fujitsu Limited | Laminated piezoelectric element |
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